¿Cuándo se replican los plásmidos en relación con su ciclo celular huésped?

Dado que los plásmidos son mucho más cortos que el genoma de la célula huésped (alrededor de 1/1000 en mi caso), solo tardará 1/1000 en replicarse.

Con respecto al ciclo celular, ¿cuándo ocurrirá esa replicación?

  • Descripción de la situación a la que me enfrento:

    Tengo plásmidos con un número de copias bajo (pSC101) en E.coli y estoy midiendo un nivel de expresión de proteína de fluorescencia. El problema es que, incluso si se conoce el número de copias del plásmido (N), dependiendo de cuándo se replique, el número de plásmidos en mi celda puede variar. Por lo tanto, no puedo inferir directamente el nivel de expresión por plásmido. Un mayor nivel de expresión podría resultar simplemente de un mayor número de plásmidos.

    Por ejemplo, si se replica justo después de la división celular, tendré plásmidos 2N durante la mayor parte de mi ciclo celular.

    Si, por otro lado, se replica justo antes de la división celular (y la maquinaria de partición entrega exactamente la mitad del número a cada célula hija), tendré N plásmidos por célula durante la mayor parte de mi ciclo celular.

Entonces, ¿cuándo se replican los plásmidos?

No pude encontrar una pregunta similar aquí con la búsqueda. Muchas gracias por adelantado.

Respuestas (1)

Encontré una buena revisión que tiene muchos detalles sobre la replicación de plásmidos en general y varios documentos sobre pSC101 en detalle, e intentaré extraer la información clave de estos documentos.

En primer lugar, su plásmido como una región ori que contiene el llamado iteron:

En muchos casos, el origen de la replicación contiene secuencias repetidas directamente, denominadas iterones, que son los sitios de unión para las proteínas Rep codificadas por plásmidos y que tienen propiedades de control. (...) se han descrito iterones para varios replicones como P1, F, pSC101 (...).

El plásmido pSC101 tiene tres de estos iterones presentes, junto con una proteína llamada rep que es necesaria para la replicación. Además de estas, hay secuencias que proporcionan sitios de unión para las proteínas del huésped, como DnaA y el factor de integración del huésped (IHF).

Los detalles de estos se pueden encontrar en este y este documento, ambos brindan detalles sobre la replicación y la función de la región ori en su plásmido.

Como se indica en este otro documento, el número de copias del plásmido está controlado por los propios plásmidos, que pueden variar según el tipo de huésped y las condiciones de crecimiento, pero:

En estado estacionario, el número 1 de replicaciones por copia de plásmido es exactamente uno por generación celular. Esto define el estado estacionario como se muestra en la Figura 1. Cabe destacar que, si bien esto es cierto para la población, no lo es para los plásmidos individuales; estos se seleccionan al azar para la replicación.

Figura 1

Por lo tanto, no todas las copias de plásmidos se replican una vez por ciclo celular, sino que se seleccionan al azar y se replican para mantener el número deseado. Cuando su plásmido haya alcanzado su número de copia de destino, ajustará su frecuencia de replicación para mantener este número. Esto se logra mediante bucles de control negativos. Hay muchas formas de hacer esto (proteínas represoras, ARN antisentido) o, en su caso, iterones. Esta secuencia, junto con la proteína rep, puede inhibir la replicación si hay demasiado plásmido presente por un fenómeno llamado "obstáculo estérico" o "esclavización". Esto sucede porque la proteína rep es capaz de unir dos iterones simultáneamente. las secuencias de iterones por las proteínas rep inician la replicación, pero con un alto número de copias, las proteínas rep tienden a interactuar entre sí y los plásmidos se emparejan a través de interacciones rep-rep, por lo que no pueden replicarse. Vea la figura a continuación:representante esposando

Entonces, para resumir: la replicación del plásmido depende en parte de los factores del huésped, pero los plásmidos tienen medios para controlar su número de copias, y una vez que se alcanza el objetivo, mantienen este número de forma estable. Sé que esta respuesta no proporciona una solución a la parte cuándo de su pregunta, pero proporciona una respuesta a la parte práctica de su problema, a saber: los números de plásmidos son bastante estables después de alcanzar el número objetivo. espero que esto ayude

EDITAR: encontré este artículo http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC210920/pdf/jbacter00181-0364.pdf que dice:

En todos los experimentos, los plásmidos pSG21 (oriS solamente), F'lac (oriS oriV), pBR322 y pSC101 fueron capaces de replicarse en todas las etapas del ciclo de división, sin diferencias detectables en los patrones.

Así que malas noticias para usted, porque de acuerdo con el documento anterior, no puede saber cuándo se replica realmente su plásmido. Sin embargo, como el número promedio de copias es bastante estable debido a las razones descritas anteriormente, esto puede no representar un gran problema. Tenga en cuenta que incluso si tiene un plásmido extra por un corto tiempo, es posible que aún no cause problemas, porque la transcripción de su gen reportero, el plegamiento, etc. lleva tiempo bajo el cual las proteínas sintetizadas previamente podrían degradarse.

Sin embargo , este documento dice que la replicación del plásmido F+ es específica del ciclo celular, es posible que desee intentarlo.

¡Muchas gracias por esta ayuda! Genial conocer el mecanismo detallado de control del número de copias de los plásmidos pSC101 (iterones). Grandes papeles, también. Será genial si también puedo saber cuándo ocurre la replicación. Tengo que estimar el nivel de expresión por célula por plásmido y cuando veo el doble de fluorescencia, me gustaría saber si el nivel de expresión por plásmido realmente aumentó o se mantiene igual mientras solo hay otra copia de ese plásmido. Pero muchas gracias por estas buenas explicaciones!
@Neil: hice algunas ediciones, ¿esto te ayuda?
¡Sí, me está ayudando mucho! Muchas gracias. Estoy haciendo todo lo posible para comprender mejor el nuevo documento para ver si debo concluir el pensamiento aquí o no.